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STRUCTURE DES ORDINATEURS I - Introduction sur les ordinateurs Un ordinateur =

STRUCTURE DES ORDINATEURS I - Introduction sur les ordinateurs Un ordinateur = Logiciels + Matériel = Software + Hardware Schéma d'un ordinateur Microprocesseur = . C'est lui qui décide des actions à faire, fait les calculs, choisir un périphériques, transférer des données, ... Bus de données = ils véhiculent des informations du microprocesseur vers les périphériques et/ou vers la mémoire. Bus d'adresse = système nerveux qui dit au périphérique ou à la mémoire si il est actif. Mémoire = muscle sucre + graisse. Elle stocke des informations utilisables tout de suite (muscle) ou utilisable dans un grand laps de temps (graisse). Périphériques = ce sont eux qui permettent à l'utilisateur de percevoir le fonctionnement de l'ordinateur (écran, carte son, ...), d'entrer des données (clavier, souris, tablette graphique, ..), de sortir des données (imprimante, tablette lumineuse, ...) Les informations qui circulent sont représentées sous la même forme : ce sont des bits ou des octets (1 octet = 8 bits). Un bit est une information électrique prenant deux valeurs. soit 0 (il n'y a pas de courant), soit 1 (il y a du courant). Les ordinateurs utilisent un langage binaire (suite de 0 et de 1) La quantification de ces données se fait en, Kilo-octets (1024 octets) , en Mo (1024 Ko), en Go (1024 Mo), => tous des multiples de 2 (2 exposant X) <=> langage binaire Les processeurs Ils évoluent de plus en plus vite, suivant la loi de Moore qui prédisait que la puissance des ordinateur doublerait tous les deux ans. Cette loi s'est pour l'instant vérifiée. De fait, si les 80.286 et 80.386 ont "vécu" près 6 ans, la durée de vie moyenne est aujourd'hui de 18 mois. Caractéristiques Le processeur peut être représenté par plusieurs variables. La plus connue est la fréquence. Elle s'exprime en Mhz (millions de cycles par seconde). La taille de la mémoire interne (cache de premier et second niveau. entre 8 et 64 Ko) L'architecture interne (risc, cisc, pipeline, superscalaire, ...) La taille de gravure des transistors ( 0.35 µm en 1996, 0.28 µm en 1997) Le nombre de transistors (de 4,5 millions pour le Pentium à 8,8 millions pour le M6 d'AMD, pour une surface de 2 ou 3 cm² ! ) La puissance dissipée, exprimée en Watt ( de 3-4 W pour les µp des portables jusqu'à 30-40 W pour les PC classiques <=> utilisation d'un ventilateur. Les températures peuvent facilement atteindre les 100-130 C° => destruction plus rapide du µp), qui dépend de la tension d'alimentation. La mémoire cache Les processeurs fonctionnant de plus en plus vite, ils ont besoin d'une mémoire très rapide (encore plus que la mémoire vive). C'est le rôle de la mémoire cache, qui peut être de premier ou de second niveau (temps d'accès de 5 à 9 ns, taille entre 8 Ko et 64 Ko pour la L1 et entre 64 Ko et 2 Mo pour la L2 ). En 1998/1999, un niveau de cache supplémentaire apparait, la L3 Le processeur cherche d'abord ses information en L1, puis en L2, puis en RAM, enfin sur le disque dur en cas d'échec partout. processeur <-----> L1 <-----> L2 <------> L3 <------> RAM <-----> Disque dur Mémoires de stockage et mémoire de travail Mémoire de Travail (ou mémoire vive) Composée de puces montées en barrettes, la RAM (Random Access Memory ), est très rapide mais volatile (les informations qui y sont écrites peuvent être perdue en cas de coupure de courant). La vitesse d'accès moyen en 1997, de l'ordre de la dizaine de nanosecondes, 60, 70 ou 80). Au démarrage du PC, le DOS et Windows sont partiellement copiés en RAM. Puis les pilotes de la carte vidéo, de la souris, du clavier, ... sont chargés , toujours en mémoire vive. Quand une application est lancée, elle se charge aussi partiellement en mémoire vive. C'est donc l'état de disponibilité de cette mémoire qui détermine la vitesse de travail de Windows. D'où la naissance du concept de zone d'échange (mémoire "SWAP") , qui fait croire au système qu'il existe plus de mémoire vive qu'il n'y en a. La zone d'échange (SWAP) étant une zone du disque dur. Les performances sont évidemment moins bonnes (vitesse d'accès 1 million de fois plus longue que pour un accès à la RAM) Mémoire de Stockage des données et programmes La mémoire de stockage est représentée par : les disques durs, les disquettes, les CD- ROM, les bandes, ... Elle est non volatile et conserve les informations qui y sont écrite une fois la machine éteinte; elle est également lente ! Elle a plusieurs caractéristiques : Capacité : Mega-octet (Mo = millions d'octets ) ou en Giga-octet (Go = Milliard d'octets) Temps d'accès : en milliseconde (ms) Pour les disques durs : leur capacité varie de 20 à 40 Mo (pour les antiquités) à 10-20 Go pour les plus gros (en 1999). Le temps d'accès est aux alentours de 8 ms Pour les CD-ROM : leur capacité est d'environ 600 Mo (en 1999) avec un temps d'accès d'environ 120 ms au format IDE (1999) Pour les Disquettes : leur capacité varie entre 720 ko (en disparition) , 1,44 Mo (en disparition aussi) au 120 Mo pour les "super" disquettes Les mémoires de stockage contiennent aussi bien des données que des programmes. Comment faire la différence entre des fichiers de données et des fichiers de programmes ? En général, des fichiers de donnés sont lisibles par un traitement de texte et une partie de l'information peut être retrouvée "en clair", tandis qu'un fichier programme ne l'est pas (ou est parfaitement incompréhensible ). La taille d'un fichier s'exprime en Kilo-octets (Ko = milliers d'octets ) ou en Mega- octets (rarement en Go pour un particulier, mais tout à fait possible pour des entreprises). A titre de comparaison, une feuille dactylographiée dense contient environ 2500 caractères = 2500 octets = +/- 2,5 Ko. Dans les deux cas (mémoire de travail, mémoire de stockage), ces mémoires sont réinscriptibles. C'est à dire que leur contenu peut être modifié à volonté. Les lecteurs Le lecteur de disquette : il a évolué de 160 Ko à l'origine à 1,44 Mo ou 1,2 Mo. C'est un périphérique très lent (débit de base = 45 kbits/s ! ). Le disque dur défini par sa capacité (en Mo ou Go) et son temps d'accès (en ms) et son taux de transfert . Il stocke l'ensemble des fichiers d'une manière permanente. Il stocke de plus en plus d'informations mais son accès reste assez lent : entre 10 et 20 ms selon les modèles. (Le taux de transfert en IDE mode PIO 4 permet l'échange de 16,4 Mo/s . Les disque SCSI (Small Computer System Interface) peuvent aller jusqu'à 40 Mo/s.) Le lecteur de CD-ROM. Leur dé de base est de 150 kbits/s (vitesse "x1"). Au fur et à mesure des années, des modèles de plus en plus rapide apparaissent (x4, x8, x12, x16, x20, ..) Mais le débit réel reste souvent limité par le bus de données et les performances d'un x20 sont souvent identiques à un x12 ! Horloge : temps de cycle, cadencement. C'est l'horloge qui permet à l'ensemble µp, mémoire, périphérique de se synchroniser. Pour dialoguer, il faut que l'un parle, puis que l'autre écoute et employer un alphabet commun => l'horloge permet de faire cela. Sa caractéristique s'exprime en Mhz (million de cycles par seconde). Cela permet de déduire un temps de cycle. (cycle = retour à un même état. Si nous partons de zéro => retour à zéro. Si nous partons de un => retour à 1) ________ _______ ______| |_______| |______ <----------------> = 1 cycle Les bus Les bus sont composés d'un ensemble de fils qui transportent chacun une information de base : le bit (le bit est un 1 ou un 0 électrique : il y a du courant ou il n'y en a pas). Les bus sont de deux sortes : bus d'adresse et bus de données . Les bus d'adresse servent au microprocesseur à choisir un périphériques ou une partie de la mémoire pour y faire ses opérations. Soit de lecture, soit d'écriture. Ils ont deux grandeur importante : La fréquence de fonctionnement : 25 ou 33 Mhz à lépoque des 486 et 60 ou 66 Mhz au moment de la génération pentium et 100 ou 133 Mhz pour la génération PII / PIII, Leur largeur : 24,32 ou 64 bits. Ils relient tous les composant entre eux. Ce sont donc des éléments essentiels d'un P.C. Le processeur calcule sa vitesse de travail interne à partir de la vitesse du bus. Ainsi, un bus cadencé à 60 Mhz peut engendre une vitesse interne de 60, 120 ou 180 Mhz. Ils peuvent être invisible : gravés directement sur la carte mère, visible = nappe de fils gris que l'on peut observer dans un ordinateur. Les périphériques d'Entrées et Sorties L'écran L'écran est un périphérique de sortie. Il affiche les données que nous saisissons, plus les informations provenant des autres périphériques. Il est relié à une uploads/Litterature/ cours-maintenance.pdf